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2011 年度 実績報告書

酵素反応と固体酸・塩基触媒の協調による環境調和型有機合成反応プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23360369
研究機関鳥取大学

研究代表者

伊藤 敏幸  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (50193503)

キーワードイオン液体 / 不斉合成 / 酵素反応 / DKR反応 / 固体酸触媒
研究概要

研究代表者は化学的手法でリパーゼの反応を制御する方法を研究し,酵素反応を活用する環境調和型有機合成方法,特にキラル合成法を研究してきた.加水分解酵素であるリパーゼは丈夫な酵素であり,貴金属触媒や固体酸と共存させてもアシル化を触媒することが知られており,現在では医薬品中間体の合成に工業的にも利用されている.そこで,固体酸・塩基触媒とリパーゼを共存させることで,固体酸・塩基触媒と酵素との協調による新しいキラル反応プロセスの開発を目指す.初年度は,「固体酸触媒とリパーゼの協調による貴金属触媒フリー動的光学分割(DKR)の開発」を検討した.申請者はイオン液体コーティング酵素をイオン液体中で使用すると,アシル化がトルエンや時イソプロピルテーテル溶媒よりもアシル化速度とエナンチオ選択性が向上することを明らかにしている.DKR反応を実現するためには歯の浮き室であるアルコールのラセミ化触媒とエナンチオ選択性が高くアシル化速度の速い校活性リパーゼの組み合わせを見つける必要がある.まず,1-フェニルエタノールをモデル基質にラセミ化を促進する最適ゼオライトを探索し,H-βVALFORCP811BL-25を見いだした.また,リパーゼには我々の研究室で開発したイオン液体コーティング酵素IL1-PSが良く,反応条件を最適化した結果,ジイソプロピルエーテル溶媒,オクタン酸=ビニルをアシル化剤に使用して収率75%,>99%eeで1-フェニルエタノールのアクタン酸エステルを合成することができた.望むDKR反応を実現することができたのでさらに反応基質の適応範囲を調べている.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究で設定した三つのテーマのうち,最初のアリールアルコールのDKR反応については,鍵を握るラセミ化力の強いゼオライトと強力なアシル化酵素の組み合わせを確定できた.現在は,基質分子の適応範囲を調べており,まもなく論文として公表できる予定である.また,この研究の過程でイオン液体コーティング酵素を使うためのイオン液体デザインを行った。さらに,イオン液体コーティング酵素を活用した含フッ素アリルアルコールの合成を行い反応基質に使用して遷移金属触媒不斉のアミノ化反応などを実現した.これらの成果は論文としてまとめて学術誌に発表した.

今後の研究の推進方策

初年度に開発したDKR反応の適応基質範囲を確定する.また,二つ目の課題として設定したDKR型アルドール反応の開発に着手する.また,三つ目の課題であるイオン液体コーティング酵素によるラッカーゼの活性化の予備実験に着手する.

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (8件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Heck-Matsuda Reaction for Allylic Nitro Compounds : A Short Asymmetric Synthesis of an FTY720 Derivative2012

    • 著者名/発表者名
      Nakano, T.; Miyahara, M.; Itoh, T. ; Kamimura, A.
    • 雑誌名

      Eur. J. Org. Chem

      ページ: 2161-2166

    • DOI

      10.1002/ejoc.201101703

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of Cellulose Dissolving Ionic Liquids Inspired by Nature2012

    • 著者名/発表者名
      Ohira, K.; Abe, Y.; Suzuki, K.; Mizuno, M.; Amano, Y.; Itoh, T.
    • 雑誌名

      ChemSusChem

      巻: 5 ページ: 388-391

    • DOI

      10.1002/cssc.201100427

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionic Liquid Engineering for Lipase-mediated Optical Resolution of Secondary Alcohols : Design of Ionic Liquids Applicable to Ionic Liquid Coated-Lipase Catalyzed Reaction2012

    • 著者名/発表者名
      Abe, Y.; Yagi, Y.; Hayase, S.; Kawatsura, M.; Itoh, T.
    • 雑誌名

      I&EC Research (ACS)

      巻: 51(In press)

    • DOI

      DOI:10.1021/je202740u

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemo-Enzymatic Synthesis of a Multi-useful Chiral Building Block Molecule for the Synthesis of Medicinal Compounds2011

    • 著者名/発表者名
      Nakano, T.; Yagi, Y.; Miyahara, M.; Kaminura, A.; Kawatsura, M.; Itoh, T.
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 16 ページ: 6747-6757

    • DOI

      10.3390/molecules16086747

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Palladium-catalyzed Regio- and Diastereoselective Allylic Alkylation in Ionic Liquids2011

    • 著者名/発表者名
      Kawatsura, M.; Nobuto, H.; Hayashi, S.; Hirakawa, T.; Ikeda, D.; Itoh, T.
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 40 ページ: 953-955

    • DOI

      10.1246/cl.2011.953

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regioselective synthesis of trifluoromethyl group containing allylic amines by palladium-catalyzed allylic amination and sequential isomerization2011

    • 著者名/発表者名
      Hirakawa, T.; Ikeda, K,; Ikeda, D.; Tanaka, T.; Ogasa, H.; Kawatsura, M.; Itoh, T.
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 67 ページ: 6747-6757

    • DOI

      DOI:10.1016/j.tet.2011.08.016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ruthenium-Catalyzed Regio- and Stereospecific Addition of Carboxylic Acids to Trifluoromethyl Group Substituted Unsymmetrical Internal Alkynes2011

    • 著者名/発表者名
      Kawatsura, M.; Namioka, J.; Kajita, K.; Yamamoto, M.; Tsuji, H.; Itoh, T.
    • 雑誌名

      Org.Lett.

      巻: 13 ページ: 3285-3287

    • DOI

      DOI:10.1021/ol201238u

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Retention of Regiochemistry and Chirality in the Ruthenium Catalyzed Allylic Alkylation of Disubstituted Allylic Esters2011

    • 著者名/発表者名
      Kawatsura, M.; Sato, M.; Tsuji, H,; Ata, F.; Itoh, T.
    • 雑誌名

      J.Org.Chem.

      巻: 76 ページ: 5485-5488

    • DOI

      DOI:10.1021/jo2007169

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ruthenium-Catalyzed Regioselective [2+2+2] Cyclotrimerization of Trifluoromethyl Group Substituted Internal Alkynes2011

    • 著者名/発表者名
      Kawatsura, M.; Kajita, K.; Yamamoto, M.; Hirakawa, T.; Itoh, T.
    • 雑誌名

      Org.Lett.

      巻: 13 ページ: 1001-1005

    • DOI

      DOI:10.1021/ol1030734

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iron-catalyzed Quick Homocoupling Reaction of Aryl or Alkynyl Grignard Reagents Using a Phosphonium Ionic Liquid Solvent System2011

    • 著者名/発表者名
      Kude, K.; Hayase, S.; Kawatsura, M.; Itoh, T.
    • 雑誌名

      Heteroatom Chem.

      巻: 22 ページ: 397-404

    • DOI

      DOI:10.1002/hc.20696

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Iron-catalyzed Reactions Using Ionic Liquids2011

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Itoh, Motoi Kawatsura, Masato Nanjo
    • 学会等名
      10th International Symposium on Organic Reactions (ISOR10)
    • 発表場所
      慶應義塾大学,横浜(招待講演)
    • 年月日
      20111121-20111124
  • [学会発表] セルロース溶解性イオン液体のデザイン2011

    • 著者名/発表者名
      大平和宇, 天野良彦, 水野正造, 伊藤敏幸
    • 学会等名
      第2回イオン液体討論会
    • 発表場所
      京都(口頭発表)
    • 年月日
      2011-12-16
  • [学会発表] 酵素反応に利用するイオン液体デザイン2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤敏幸
    • 学会等名
      GIC23年度第26回研修セミナー,産総研東北センターとうまくOSL
    • 発表場所
      仙台(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-26
  • [学会発表] Rational Design of Ionic Liquids for Lipase-mediated Reactions2011

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Itoh
    • 学会等名
      14thAsian Chemical Congress 2011
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-05
  • [学会発表] イオン液体を用いる鉄触媒反応の開発2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤敏幸
    • 学会等名
      第35回有機電子移動化学討論会
    • 発表場所
      九州大学,福岡(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-25
  • [学会発表] Design of Ionic Liquids for Dissolving Cellulose from a View Point of an Enzyme2011

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Ohira, Kazuhiko Suzuki, Masahiro Mizuno, Yoshihiko Amano, Toshiyuki Itoh
    • 学会等名
      The 4^<th> Congress on Ionic Liquids (COIL4)
    • 発表場所
      Washington DC, USA(ポスター発表)
    • 年月日
      2011-06-18
  • [学会発表] Rational Design of Ionic Liquids for Lipase-mediated Reactions2011

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Itoh
    • 学会等名
      The 4^<th> Congress on Ionic Liquids (COIL4)
    • 発表場所
      Washington DC, USA(基調講演)
    • 年月日
      2011-06-15
  • [学会発表] Rational Design of Ionic Liquids Appropriate for Lipase-mediated Reactions2011

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Itoh
    • 学会等名
      Ionic Liquid Symposium at KIChE (Korea Inst.of Chem.Eng.) Spring Meeting
    • 発表場所
      Changwon, Korea(招待講演)
    • 年月日
      2011-04-29
  • [図書] バイオテクノロジーシリーズ,酵素開発・利用の最新技術,第4編第1章,監修:今中忠行2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤敏幸
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      CMC出版,東京

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公開日: 2013-06-26  

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